本文提出并介紹了歐姆邏輯無環(huán)流檢測的一種方案--晶閘管整流器全關(guān)斷檢測,并與軟件檢測和電流互感器檢測進(jìn)行比較分析,最終得出晶閘管全關(guān)斷檢測方案準(zhǔn)確可行的結(jié)論。全關(guān)斷的輸出信號(hào)與上述兩種信號(hào)進(jìn)行綜合利用,從而準(zhǔn)確可靠地實(shí)現(xiàn)了歐姆的邏輯無環(huán)流控制,。
1 引言
中國環(huán)流器2號(hào)A(HL—2A)是中國第一個(gè)具有偏濾器位形的大型受控核聚變研究裝置,，其主機(jī)由德國ASDEX裝置主機(jī)主要部件經(jīng)適當(dāng)改造而成，其磁場線圈所需的供電系統(tǒng)及其它的配套系統(tǒng)則完全由我院自行研制,。
歐姆線圈(OH)在HL—2A中的作用是擊穿氣體,、建立、維持并加熱等離子體電流,，因而為其供電的歐姆電源在裝置實(shí)驗(yàn)中起著非常重要的作用,。歐姆電源如圖1所示,有正負(fù)各兩組共計(jì)四組電源。
圖1 歐姆電源示意圖
其中1號(hào)和3號(hào)整流柜為正組,，2號(hào)和4號(hào)整流柜為負(fù)組,，正組輸出電壓1600V，負(fù)組800V,，兩組的輸出電流都是30kA,。
隨著實(shí)驗(yàn)的深入，實(shí)驗(yàn)需求參數(shù)的不斷提高,，就要求實(shí)現(xiàn)歐姆電源正負(fù)組的無環(huán)流運(yùn)行,。歐姆電源的邏輯無環(huán)流運(yùn)行可分為以下幾個(gè)階段，正組整流階段為歐姆線圈充磁,，開始放電時(shí)正組整流器快速進(jìn)入逆變段,，將氣體擊穿,、維持等離子體電流上升，在正組電流過零后將正組封鎖,，緊接著負(fù)組以整流狀態(tài)投入工作,，繼續(xù)推動(dòng)等離子體電流上升并維持平頂，平頂結(jié)束后負(fù)組以逆變方式控制等離子體電流下降,，電流過零后封鎖負(fù)組,，完成一次放電。對實(shí)驗(yàn)來講,，要實(shí)現(xiàn)邏輯無環(huán)流并確保裝置的安全,，最關(guān)鍵的技術(shù)就是歐姆電流的過零檢測。
為了檢測歐姆的過零情況,，可靠地實(shí)現(xiàn)邏輯無環(huán)流控制,，對比實(shí)際情況，我們開發(fā)研制了晶閘管全關(guān)斷檢測電路板,。
2 幾種關(guān)斷檢測方法的比較
要實(shí)現(xiàn)邏輯無環(huán)流的準(zhǔn)確穩(wěn)定運(yùn)行,，最關(guān)鍵的是如何準(zhǔn)確判斷正組整流器的全關(guān)斷時(shí)刻。因?yàn)槿绻袛嚓P(guān)斷提前,，而實(shí)際上正組整流器還沒有全關(guān)斷,，這時(shí)按設(shè)定的邏輯程序就把負(fù)組整流器開通，正組整流器和負(fù)組整流器之間就會(huì)形成大環(huán)流,，則對電源設(shè)備的安全構(gòu)成嚴(yán)重危害;如果判斷關(guān)斷延后,，正組整流器和負(fù)組整流器之間切換的死區(qū)時(shí)間過長，則影響裝置放電以至放電失敗,。
全關(guān)斷檢測對電源系統(tǒng)安全和裝置放電的穩(wěn)定有著重要的影響,。通常采用檢測整流器的直流輸出電流是否過零來判斷其是否關(guān)斷，習(xí)慣上就叫做過零檢測,，下面是對幾種檢測方法的分析和比較,。
2.1 軟件過零檢測方法
采用直流傳感器的信號(hào)，經(jīng)過采集板卡送入計(jì)算機(jī),，預(yù)先設(shè)置一個(gè)比較值,，通過程序來比較，在檢測到電流值小于這個(gè)值的時(shí)候,，則認(rèn)為過零,，由于大電流傳感器測量精度的局限性和現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，容易造成誤判,，而且過零檢測程序與復(fù)雜的裝置放電控制程序編在一起,，只檢測第一次過零，在電流出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),，它不能判斷再過零,，如圖2所示,。
圖2 軟件檢測過零時(shí)電流出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)過零判斷示意圖
其中Utk2-OH為軟件檢測過零信號(hào)，I-OH為歐姆電源電流,，因?yàn)榛ジ衅鳒y量方向接反,，所以歐姆電流顯示為負(fù)(下同),。當(dāng)過零信號(hào)反轉(zhuǎn)時(shí),，實(shí)際上還有一定電流，整流器并沒有真正關(guān)斷,，且處于續(xù)流狀態(tài),。如果放電正常，通過軟件延時(shí)適當(dāng)時(shí)間,，可以控制在正組整流器真正關(guān)斷時(shí)再開通負(fù)組整流器,，其轉(zhuǎn)換死區(qū)時(shí)間的長短取決于傳感器的測量精度和程序速度。但如果放電不正常,，正好在過零信號(hào)反轉(zhuǎn),，軟件延時(shí)時(shí)，等離子體電流破裂,，其能量耦合到歐姆原邊,，正組電流增加，續(xù)流時(shí)間增長,，軟件又只檢測出一個(gè)過零點(diǎn),，如果在軟件延時(shí)(固定值)結(jié)束后開通負(fù)組整流器，此時(shí)正組整流器還在續(xù)流,，將產(chǎn)生環(huán)流,。
采用直流傳感器的信號(hào)，經(jīng)過采集板卡送入計(jì)算機(jī),，預(yù)先設(shè)置一個(gè)比較值,，通過程序來比較，在檢測到電流值小于這個(gè)值的時(shí)候,，則認(rèn)為過零,，由于大電流傳感器測量精度的局限性和現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，容易造成誤判,，而且過零檢測程序與復(fù)雜的裝置放電控制程序編在一起,，只檢測第一次過零，在電流出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),，它不能判斷再過零,，如圖2所示。其中Utk2-OH為軟件檢測過零信號(hào),，I-OH為歐姆電源電流,，因?yàn)榛ジ衅鳒y量方向接反,，所以歐姆電流顯示為負(fù)(下同)。
當(dāng)過零信號(hào)反轉(zhuǎn)時(shí),，實(shí)際上還有一定電流,，整流器并沒有真正關(guān)斷，且處于續(xù)流狀態(tài),。如果放電正常,，通過軟件延時(shí)適當(dāng)時(shí)間，可以控制在正組整流器真正關(guān)斷時(shí)再開通負(fù)組整流器,，其轉(zhuǎn)換死區(qū)時(shí)間的長短取決于傳感器的測量精度和程序速度,。但如果放電不正常，正好在過零信號(hào)反轉(zhuǎn),，軟件延時(shí)時(shí),，等離子體電流破裂，其能量耦合到歐姆原邊,，正組電流增加,，續(xù)流時(shí)間增長，軟件又只檢測出一個(gè)過零點(diǎn),，如果在軟件延時(shí)(固定值)結(jié)束后開通負(fù)組整流器,，此時(shí)正組整流器還在續(xù)流，將產(chǎn)生環(huán)流,。